การสะท้อนของแสง: องค์ประกอบกฎหมายและการประยุกต์ใช้ - กายภาพ - 2025

การสะท้อนของแสงเป็นปรากฏการณ์ทางแสงที่รังสีของแสงเปลี่ยนทิศทางและจะสะท้อนเมื่อตกกระทบกับพื้นผิวการแยกของสองสื่อโดยไม่สามารถข้ามพื้นผิวดังกล่าวได้

เป็นปรากฏการณ์พื้นฐานที่เกิดขึ้นในธรรมชาติและได้รับการศึกษาแล้วในกรีกคลาสสิก อย่างไรก็ตามกฎหมายที่ควบคุมการสะท้อนของแสงไม่ได้บัญญัติไว้จนกว่าจะถึงศตวรรษที่สิบเจ็ด สเนลล์นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์เป็นผู้กำหนดกฎของทั้งการสะท้อนและการหักเหของแสง ด้วยวิธีนี้กฎหมายเหล่านี้จึงถูกเรียกว่ากฎหมายของสเนลล์

การสะท้อนของแสงในน้ำ Pixabay

การสะท้อนกลับเป็นปรากฏการณ์ทั่วไปที่มีผลต่อคลื่นทั้งหมดแม้ว่ากรณีของแสงจะเป็นตัวแทนมากที่สุด ทุกครั้งที่แสงตกกระทบร่างกายจะเกิดการสะท้อนกลับ ขึ้นอยู่กับสีของสเปกตรัมที่ร่างกายดูดซับและสีใดที่สะท้อนให้เราเห็นร่างกายของสีหนึ่งหรือสีอื่น

การสะท้อนกลับยังมีอยู่ในชีวิตประจำวันของเราในเรื่องต่างๆเช่นเดียวกับการก่อตัวของภาพในกระจก ภาพเหล่านี้สามารถอธิบายได้จากกฎแห่งการสะท้อน นอกจากนี้ยังสามารถเห็นได้ในภาพที่สะท้อนบนผิวน้ำแม้ว่าในกรณีนี้จะเกิดปรากฏการณ์การหักเหของแสงด้วยเช่นกัน

องค์ประกอบ

เมื่อศึกษาการสะท้อนของแสงต้องคำนึงถึงองค์ประกอบต่อไปนี้: แสงสื่อทั้งสองพื้นผิวการแยกของสื่อรังสีตกกระทบรังสีสะท้อนและปกติกับพื้นผิวแยก .

ในทางฟิสิกส์คำว่าแสงรวมถึงสนามรังสีทั้งหมดที่รวมอยู่ในสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าโดยคำว่าแสงที่มองเห็นจะถูกสงวนไว้สำหรับส่วนของสเปกตรัมที่ตามนุษย์รับรู้

ในการไตร่ตรองต้องแยกแยะสองวิธี ประการแรกคือตัวกลางที่คลื่นเดินทาง อย่างที่สองไม่ข้ามมันหรือถ้าเป็นเช่นนั้นการหักเหของคลื่นจะเกิดขึ้น ระหว่างสื่อทั้งสองคือสิ่งที่เรียกว่าการแยกสื่อ

เส้นปกติคือเส้นที่ตั้งฉากกับระนาบการแยกสื่อ รังสีตกกระทบเรียกว่าลำแสงที่มาถึงพื้นผิวการแยกผ่านตัวกลางแรก ในส่วนของมันรังสีสะท้อนคือส่วนที่สะท้อนหลังจากที่รังสีตกกระทบกับพื้นผิวนี้

กฎแห่งการสะท้อน

แม้ว่า Euclid จะเป็นคนแรกที่เผยแพร่กฎแห่งการสะท้อนในศตวรรษที่สาม แต่ความจริงก็คือในปี 1621 โดยนักดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ชาวดัตช์ Willebrord Snell van Royen เมื่อมีการกำหนดกฎการสะท้อนและการหักเหของแสงในปัจจุบัน .

กฎแห่งการสะท้อนสองข้อจะกล่าวถึงด้านล่าง

กฎหมายฉบับแรก

กฎข้อแรกสรุปไว้ในข้อความต่อไปนี้: รังสีตกกระทบปกติ (หรือตั้งฉากกับระนาบ) และรังสีสะท้อนอยู่ในระนาบเดียวกันของอวกาศ

มุมของแสงสะท้อน ไม่มีผู้เขียนที่อ่านได้โดยเครื่อง Arvelius สันนิษฐาน (ตามการร้องเรียนการละเมิดลิขสิทธิ์)

กฎข้อที่สอง

กฎข้อที่สองของการสะท้อนกล่าวว่ามุมสะท้อนนั้นตรงกับมุมตกกระทบ

หลักการของแฟร์มาต์

กฎการสะท้อนทั้งสองข้อก่อนหน้านี้รวมถึงกฎการหักเหของแสงสามารถอนุมานได้จากหลักการของแฟร์มาต์ หลักการนี้ระบุว่าเส้นทางที่รังสีของแสงตามระหว่างสองสถานที่ในอวกาศเป็นเส้นทางที่ใช้เวลาสั้นที่สุดเสมอ

การสะท้อนแสงภายในทั้งหมด

การสะท้อนของแสงทั้งหมดเกิดขึ้นเมื่อแสงตรงตามขนาดกลางที่มีดัชนีหักเหที่ n ₂น้อยกว่าที่ของกลางในการที่จะพบ n 1 ในกรณีนี้แสงจะไม่สามารถผ่านพื้นผิวการแยกของสื่อทั้งสองได้และจะสะท้อนกลับอย่างสมบูรณ์

แน่นอนว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นเฉพาะกับมุมตกกระทบที่มากกว่ามุมวิกฤตเท่านั้น

การสะท้อนภายในทั้งหมดเป็นสาเหตุของประกายไฟที่สามารถมองเห็นได้ในเพชรเจียระไน

ประเภทของการสะท้อน

การสะท้อนสามารถมีได้หลายประเภท: specular, diffuse หรือ mixed ไม่ว่าจะเกิดการสะท้อนแบบหนึ่งหรือแบบอื่นขึ้นอยู่กับประเภทของพื้นผิวในเส้นทางเป็นหลัก

การสะท้อนแบบพิเศษ

เมื่อแสงตกกระทบบนพื้นผิวเรียบมันเงาจะเกิดการสะท้อนแบบพิเศษ

การสะท้อนแบบกระจาย

แต่เมื่อแสงตกกระทบบนพื้นผิวที่ไม่ผ่านการขัดเงาการสะท้อนจะเกิดขึ้นทุกทิศทางในอวกาศ ว่ากันว่ามีการสะท้อนแบบกระจาย

Mariacasandra

การสะท้อนแบบผสม

ตามชื่อของมันการสะท้อนแบบผสมจะเกิดขึ้นเมื่อการรวมกันของสองสิ่งก่อนหน้าเกิดขึ้น

การประยุกต์ใช้งาน

การสะท้อนของแสงมีการใช้งานที่แตกต่างกัน ดังนั้นตัวอย่างเช่นปรากฏการณ์ของการสะท้อนทั้งหมดจึงถูกนำมาใช้ในสิ่งที่เรียกว่าปริซึม Porro ซึ่งใช้ในการผลิตกล้องส่องทางไกล

การสะท้อนรวมยังใช้สำหรับการแพร่กระจายของแสงในสายเคเบิลใยแก้วนำแสง ดังนั้นหากคุณมีการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตใยแก้วนำแสงในบ้านของคุณคุณควรรู้ว่าส่วนหนึ่งของความรับผิดชอบในการเพลิดเพลินนั้นเกิดจากการสะท้อนของแสงทั้งหมด

ย้อนยุค

Retroreflection คือการประยุกต์ใช้การสะท้อนแสงซึ่งประกอบด้วยการสะท้อนแสงกลับไปยังจุดกำเนิดหรือแหล่งกำเนิดไม่ว่ามุมตกกระทบจะเป็นอย่างไร เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้จะใช้พื้นผิวสะท้อนแสงแบบแบน

แอปพลิเคชันเฉพาะของการสะท้อนย้อนกลับอยู่ในสัญญาณจราจร วิธีนี้ช่วยให้แสงจากไฟหน้าสามารถสะท้อนไปยังทิศทางต้นทางได้โดยตรง ดังนั้นสัญญาณจะปรากฏขึ้นเพื่อให้ผู้ขับขี่ได้รับคำเตือนถึงอันตราย

การทดลอง

ปรากฏการณ์ของการสะท้อนแสงสามารถตรวจสอบได้ด้วยการทดลองในบ้านง่ายๆเช่นเดียวกับที่เราเสนอด้านล่าง คุณสามารถทำได้ที่บ้านโดยไม่มีความเสี่ยงและดูว่าฟิสิกส์อยู่ที่ปลายนิ้วของคุณอย่างไร

การทดลองสะท้อนแสงภายในทั้งหมด

ในการดำเนินการทดลองนี้คุณต้องใช้แก้วน้ำนมและตัวชี้เลเซอร์เท่านั้น

ขั้นแรกเติมน้ำให้เต็มแก้วจากนั้นเติมนมลงไปสองสามหยด เมื่อเสร็จแล้วตัวชี้เลเซอร์จะชี้ไปที่กระจกด้านล่างระดับน้ำ ด้วยวิธีนี้ลำแสงจากตัวชี้จะผ่านน้ำและจะสะท้อนบนผิวน้ำพร้อมกับอากาศ

นอกจากนี้ด้วยหยดน้ำนมที่ละลายในน้ำจึงเป็นไปได้ที่จะไปตามเส้นทางที่สมบูรณ์ของคลื่นแสงและสังเกตได้อย่างสมบูรณ์แบบทั้งรังสีตกกระทบและรังสีสะท้อน ไม่ว่าในกรณีใดอุดมคติคือการทดลองในห้องที่มีแสงน้อยเพื่อให้ชื่นชมรูปแบบของคลื่นสะท้อนได้ดีขึ้น

สาเหตุ

ดังที่เราได้อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ปรากฏการณ์นี้จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อแสงผ่านจากตัวกลางที่มีดัชนีหักเหสูงกว่าไปยังหนึ่งที่มีดัชนีต่ำกว่า ในทำนองเดียวกันเพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้นแสงจะต้องส่งผลต่อการแยกสื่อด้วยมุมที่มากกว่ามุมวิกฤตที่เรียกว่า

ข้อสรุป

การสะท้อนของแสงเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ติดตัวเราทุกวันในชีวิต ดังนั้นในระดับที่เรารับรู้สีต้องขอบคุณมัน มีหลักฐานการศึกษาอยู่แล้วในกรีกคลาสสิกแม้ว่าจะไม่ถึงศตวรรษที่สิบเจ็ดกับสเนลล์ว่ากฎที่ใช้บังคับเริ่มถูกกำหนด

ในปัจจุบันการใช้งานมีมากมายและหลากหลาย แน่นอนว่าคุณคงนึกไม่ถึงและพวกเขาก็มีส่วนร่วมในกระบวนการที่ไม่คาดคิดเช่นการส่งข้อมูลผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสง

ฟิสิกส์ไม่เพียง แต่อยู่ในทุกสิ่งเมื่อมันอยู่รอบตัวเราแสงยังติดตามเราอย่างแยกไม่ออกในการค้นพบความเป็นจริง ไม่ใช่เปล่าประโยชน์ต้องขอบคุณเธอที่เรารับรู้โลกรอบตัวเรา

อ้างอิง

1. แสง (nd) ในวิกิพีเดีย. สืบค้นเมื่อ 27 กุมภาพันธ์ 2019 จาก en.wikipedia.org.
2. เบิร์คจอห์นโรเบิร์ต (2542) ฟิสิกส์: ธรรมชาติของสิ่งต่างๆ Mexico DF: International Thomson Editores
3. การสะท้อนภายในทั้งหมด (nd) บน Wikipedia สืบค้นเมื่อ 28 กุมภาพันธ์ 2019 จาก en.wikipedia.org.
4. แสง (nd) บน Wikipedia สืบค้นเมื่อวันที่ 1 มีนาคม 2019 จาก en.wikipedia.org.
5. เล็กเนอร์จอห์น (2530). ทฤษฎีการสะท้อนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและคลื่นอนุภาค สปริงเกอร์.